[发明专利]连续内馈式微波反应装置及其应用

说明书

本发明涉及催化剂制备技术领域，公开了一种连续内馈式微波反应装置及其应用。该装置包括多个串联使用的内馈式微波反应器，前一所述内馈式微波反应器的出料口与后一所述内馈式微波反应器的进料口相连，所述内馈式微波反应器包括：反应腔体、设置在反应腔体外部的微波发生器以及设置在反应腔体内部的内馈式微波辐射器，所述内馈式微波辐射器与所述微波发生器连接，用于将所述微波发生器产生的微波进行辐射，所述内馈式微波辐射器上具有缝隙，使得所述内馈式微波辐射器通过缝隙漏波作用于所述反应腔体。本发明提供的连续内馈式微波反应装置微波辐射均匀、辐射范围广，能够实现大规模、连续化的工业生产。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体地涉及一种连续内馈式微波反应装置及其应用。

背景技术

随着分子筛合成方法和改性手段的不断进步，分子筛工业生产的规模也逐渐扩大。目前工业上制备分子筛一般采用水热法，通常情况下水热法制备的分子筛阳离子为钠离子，但是在实际应用中，需要根据具体情况，将其中的钠离子交换为其它阳离子，如氢离子、钾离子、稀土金属离子等，从而使其具有特定的催化功能。

分子筛的离子交换通常在水溶液中进行，工业生产时一般在真空带式过滤机上或交换釜中以间歇罐交方式完成交换。随着国家和地方政府对企业外排废水的要求日益严格，分子筛离子交换工艺产生的废液的处理成本也逐年升高，企业因此面临着巨大的环保压力和经济压力。为提高离子交换度，降低分子筛中的残余钠含量，一般采用多次交换和高温焙烧交替进行的方式来实现，即采用“两交一焙”或“两交二焙”的工艺进行生产。

由于交换阳离子在水溶液中以水合离子形式存在，而水合离子半径较大，在离子交换过程中不能进入分子筛的小孔道内，比如很难进入Y型分子筛的方钠石笼(又称β笼)和六方柱笼中完成交换，须经过高温焙烧把β笼中的Na⁺迁移出来后再进行交换，但高温焙烧会影响分子筛的晶体结构。因此，用传统制备工艺交换改性分子筛的生产过程存在离子交换效率低、交换时间长、生产工艺流程长、生产成本偏高等问题。为使交换离子只经一次交换即可达到工业所需的交换度，研究人员曾尝试采用过热压交换法，但长时间的高温、高压交换条件不仅增加了生产能耗，而且还会不同程度地破坏分子筛的晶体结构。因此，开发高效的离子交换工艺已成为当今分子筛行业的研究热点。

化学反应往往需要加热或者高温、高压，传统的加热方法都是用热传导和热对流的方式，但此方法反应速度相对较慢，反应收率和选择性也不高，随着当今科学技术的发展，加快化学反应速度、增加反应收率、简化后处理过程、改善反应的选择性、提高生产效率已经成为人们迫切需要解决的重大课题。而且由于当前环境保护的需要，常规反应釜所需的蒸汽锅炉的安装越来越少，蒸汽加热反应釜的应用受到了极大的限制。

1986年，加拿大Gedye学者发表了第一篇微波催化化学合成的文章，他在家用微波炉中将微波电磁场作为加速化学反应的手段，研究发现微波能够显著提高苯甲酸和醇的酯化反应速率，增加产率。从此，微波辅助化学引起了人们的广泛关注。微波作为一种新能源具有内部加热、快速加热、选择性加热和节能、环保等优点，可以极大地提高化学反应速度，产生比常规加热法高几十倍甚至几百倍的效率(最高可提高1240倍)，已在化学化工、材料、石油、冶金等多个领域得到了广范的应用。